Home > Analiza > Jak to jest z tym 2G, 3G, 4G i LTE?

Jak to jest z tym 2G, 3G, 4G i LTE?

AntenaW cennikach, reklamach, ofertach, ustawieniach urządzeń, na ekranach telefonów pojawia się w kółko kilka skrótów dotyczących technologii i transmisji danych. 2G, 3G, 4G, LTE, UMTS, WCDMA, GSM, GPRS itd. O co chodzi z tymi oznaczeniami? Jak wpływają na działanie naszych urządzeń? Na co zwrócić uwagę? Czy przypadkiem ktoś nas nie nabiera?

Zebrałem kilka podstawowych informacji w jednym miejscu, żeby rzucić trochę światła na te trochę zagmatwane kwestie.

Cyfrowe sieci komórkowe w Polsce działają głównie w technologii GSM, który jest podstawowym standardem ustalonym globalnie, dzięki czemu możemy z naszym telefonem wyjechać za granicę i dalej korzystać z usług w ramach roamingu.

Sieci te stosują w tej chwili trzy generacji: 2G, 3G lub LTE (1G stosowane jest jako oznaczenie dla sieci analogowych, w Polsce np. Centertel w technologii NMT – już nie istnieje). Każda generacja tworzy się niejako przy okazji stworzenia zestawu standardów, które powodują niezgodność z dotychczas funkcjonującym sprzętem. Obejmuje to także poważną zmianę struktury i podstaw działania samej sieci.

Zobaczmy tabelkę z zestawieniem generacji i technologii, żeby zorientować się nieco w powiązaniach między tymi skrótami, a także oznaczeniami stosowanym przez operatorów i producentów sprzętu.

Tabelka koncentruje się na technologiach związanych z transmisją danych, która nas tutaj najbardziej interesuje.

Generacja Technologia
przesyłania
danych
Stosowane
oznaczenia
Prędkości
do klienta
Uwagi
2G
GSM
GPRS G, GSM, 2G 2,5G 57,6 kbit/s

Podstawowa generacja sieci cyfrowych GSM.

EDGE E, G+, 2G+ 2,9G 236,8 kbit/s  
3G
WCDMA
UMTS
UMTS 3G, U 3G 384 kbit/s

Zmiana podstawowego kodowania na WCDMA.

HSPA H 3,5G 7,2 Mbit/s

UMTS po rozszerzeniu prędkości za pomocą technologii HSUPA i HSDPA.

HSPA+ H+ 3,75G
3,9G
21 Mbit/s

Wiele firm marketingowo nazywa to 4G
(np. Play w Polsce, AT&T w USA)

HSPA+DC H+ 42 Mbit/s  
LTE
LTE 4G, LTE 3,95G
4G
150 Mbit/s

Sieci oparte na pakietach IP, a nie komutacji kanałów.
150 Mbit/s w Plus. W Play, Orange i T-Mobile 70-80 Mbit/s.
Marketingowo nazywane 4G LTE.

4G LTE-Advanced LTE-A, 4G+   1 Gbit/s

W pierwszym etapie 300 Mbit/s; w Polsce nie ma jeszcze takich sieci

Od razu mówię, że powyższa tabelka zawiera kilka uproszczeń i w pełni zdaję sobie z tego sprawę. Wyjaśnienia znajdują się dalej w tekście.

Zgodność sprzętu

Zacznę od wyjaśnienia, w jaki sposób konkretne technologie przypisałem do generacji sieci. Sprawa jest dość prosta: jeżeli mamy sprzęt działający tylko w 2G (są takie zabytkowe urządzenia ciągle na rynku), z pewnością nie uda się nawiązać na nim połączenia w żadnej z technologii stanowiących część specyfikacji 3G lczy LTE. I analogicznie sprzęt 3G nie jest w stanie nawiązać połączenia z siecią LTE. Natomiast zwykle (choć nie zawsze) modemy obsługującej wyższą generację ma pełne wsparcie dla niższych generacji – znakomita większość modemów LTE może działać w 3G i 2G, jeżeli znajdzie się poza zasięgiem sieci LTE lub wymusimy pracę w 2G lub 3G.

Przy sprawdzaniu, że nasz sprzęt zadziała z daną siecią w danej technologii musimy wziąć pod uwagę kwestię zakresów częstotliwości – to problem znany wszystkim osobom podróżującym z telefonem GSM np. do USA (gdzie obowiązują inne częstotliwości dla sieci GSM), użytkownikom bezpłatnego internetu w Aero2 (gdzie korzystamy zwykle z początkowo dość mało popularnego zakresu 900 MHz w sieci 3G) oraz nabywcom modemów LTE, gdzie w Polsce za chwilę będą działały sieci już w 5 różnych pasmach i odmianach technologii.

Prędkości maksymalne

Musimy pamiętać, że podane prędkości opisują pojawiające się w praktyce maksymalne szybkości w sieciach w Polsce – teoretyczne możliwości poszczególnych technologii są zwykle większe, ale nie są w praktyce stosowane. Z drugiej strony to, że sieć może pracować z prędkością 150 Mbit/s nie oznacza, że takie prędkości będziemy uzyskiwać. To jest pasmo, które jest do podziału dla wszystkich użytkowników sektora stacji bazowej przy założeniu, że stacja bazowa na odpowiednie łącze, mamy odpowiedni sprzęt i jakość sygnału na to pozwala. Poza tym nie każda sieć udostępnia wszystkie technologie w ramach danej generacji – nie zawsze posiada odpowiednie zasoby częstotliwości.

Chaos w skrótach

Standardy: Trudno mówić o jakimkolwiek zestandaryzowaniu stosowanych oznaczeń: spisałem je z własnych doświadczeń. Po lewej umieściłem oznaczenia widoczne na ekranach telefonów i interfejsach modemów. W prawej części nieformalne nazwy technologii pozwalające na ocenę względnej szybkości danej odmiany. Dodatkowo w nawiasach przy numerach technologii wpisałem stosowane czasem nazwy w interfejsach modemów.

Operatorzy: Wiele winy jest po stronie organizacji tworzących standardy. One same niejasno tworzą opisy specyfikacji, co jest wykorzystywane przez operatorów w ramach akcji marketingowych. Pierwszym takim przypadkiem, o którym niej się mówi, było nazywanie technologii EDGE terminem 3G. Drugim, dyskutowanym do dziś w Polsce, jest kampania marketingowa Play, która dla sieci 3G z rozszerzeniem HSPA stosuje nazwę 4G. Konsekwencją tego jest nazywanie w Play sieci LTE terminem 4G LTE.

Producenci: Twórcy urządzeń także nie są bez winy. Ze względu na ograniczone miejsce na wyświetlaczach telefonów zamiast LTE często pojawia się tam 4G. Dlaczego jest to uważane czasem za błąd? Sieci LTE według ITU powinny zapewniać transmisje na poziomie 1 Gbit/s – wszystko co znajduje się niżej powinno być nazywane 3G lub podobnie. Jednak podstawową zmianą w sieciach LTE i 4G jest przejście na komunikację w postaci pakietów IP, a nie prędkość, dlatego trudno się nie zgodzić z teorią, że sieci LTE zasługują na swoją generację bliżej 4G, niż 3G. Ponieważ pełnoprawnych sieci 4G jeszcze w Polsce nie ma, dlatego LTE umieściłem w osobnej pozycji z własną generacją.

Często mylne są także nazwy stosowanie w oprogramowaniu modemów. Widać to w opcjach wymuszania pracy w konkretnej technologi (przydatne przy stosowaniu niektórych promocji, np. Darmowy Internet LTE w RedBullMobile, czy Darmowe LTE w Orange). Zamiast stosować proste i względnie jasne terminy 2G, 3G i LTE, stosowane są (np. w starszych modemach Huawei) Tylko WCDMATylko GSM. Na szczęście coraz więcej producentów stosuje te dość jasne oznaczenia.

GPRS

I najważniejsza uwaga techniczna: GPRS to w zasadzie nazwa podstawy działania transmisji danych obowiązująca we wszystkich sieciach komórkowych. Chodzi fundamentalną różnicę w sposobie rozliczania ruchu. W tradycyjnym CSD płacimy za czas połączenia. W przypadku GPRS jesteśmy rozliczani z ilości przesłanych danych. Tak więc nazywanie najwolniejszej transmisji 2G skrótem GPRS jest nadużyciem.

Podsumowanie

Zagmatwana historia i realia związane z oznaczeniami używanymi w sieciach komórkowych przypomina mi trochę sytuację w Aero2 – tutaj nic nie jest proste i oczywiste na pierwszy rzut oka. Wyjaśnienie wymaga zawsze krótszego lub dłuższego wykładu (przykładem jest choćby przypomniany niedawno problemu terminu zakończenia działania BDI).

Mam nadzieję, że powyższa tabelka wprowadzi trochę jasności do sytuacji na rynku i ułatwi zrozumienie, co dokładnie kupujemy od sprzedawców.

Kategorie:Analiza
  1. Jarek
    Luty 6th, 2015 at 19:43 | #1

    Kuba, znasz te dane przedstawiające średnie prędkości pobierania/wysyłania u poszczególnych operatorów: http://testmy.net/list?q=aero http://testmy.net/list?q=play http://testmy.net/list?q=plus
    Jeśli nie, to życzę udanej lektury.

    • Luty 7th, 2015 at 00:56 | #2

      Mam wielki problem metodologiczny z takimi statystykami – ostatnio OOKLA speedtest.net podała swoje statystyki operatorów w PL. Potrzebna jest jakaś sensowna metoda, która coś sensownego zmierzy. To tutaj niewiele ma wspólnego z sensownym pomiarem czy statystyką (nawet OOKLA ma więcej pomiarów).
      To też pomysł na artykuł w sumie – jak mierzyć usługi transmisji danych.
      Przykład zawiłego problemu: Załóżmy, że jestem pod Płockiem i wyciągam swój telefon LTE. Speedtest.net wybiera jakiś przydupiasty serwerek pomiarowy w Płocku i wychodzi mi 2 Mbit/s. Jakbym ręcznie wybrał SkyNet DC, wychodzi mi 25 Mbit/s. Który pomiar jest prawidłowy? A do statystyk poszły oba pomiary, ze średnią 13,5 Mbit/s. Rozumiesz problem?

      • Jarek
        Luty 7th, 2015 at 06:57 | #3

        Przeciętny statystyczny użytkownik nic nie ustawia ręcznie w miernikach prędkości.
        Tylko bierze tak jak dają twórcy z dobrobytem inwentarza, tzn. default settings.
        Robią to tylko zaawansowani użytkownicy, których w stosunku do ogółu jest niewiele.
        Z innej beczki, przepraszam, że tak naiwnie zapytam, bo nie mam pojęcia, czym się różni sieć Play od Play Mobile?
        Tu są obie http://testmy.net/list?q=play

        • Luty 7th, 2015 at 17:05 | #4

          Dlatego właśnie takie pomiary są do niczego i niewiele mówią. Najwięcej mówią o… systemie pomiaru, a nie działaniu sieci operatora.
          A różnice – pewnie wynikają z pierdolnika testera w rozpoznawaniu operatora.

  2. Patryk
    Luty 6th, 2015 at 14:23 | #5

    Ładne zestawienie, ale cały system tych technologii i ich nazewnictwa woła o pomstę do nieba. Trzeba sporo w tym siedzieć, żeby wiedzieć co i jak. A zwykły Kowalski nie ma na to szans i operator wciśnie mu co będzie chciał (4 jest 100 razy lepsze od 3, a płacisz tylko trzy razy więcej! jaki zysk!).

    • Luty 7th, 2015 at 00:11 | #6

      ZAWSZE tak jest. W komputerach od początku królują TLSy – Trzy Literowe Skróty. I właśnie takie tabelki mają na celu rozjaśnianie tematu. A temat doboru usług komórkowych będzie przewijał się dalej na blogu – już mam plan na artykuł o tym, dlaczego nie ma sensu mówić, że operator XYZ jest najlepszy.

  3. Luty 6th, 2015 at 12:01 | #7

    A jak jest z różnicą w poborze energii na poszczególnych technologiach? Przy założeniu, że np. mamy maksymalny zasięg na każdej sieci

    • Luty 6th, 2015 at 12:08 | #8

      Sformułowanie "maksymalny zasięg" nie ma sensu. A całe pytanie ma mniej więcej taki sens, jak "ile pali ciężarówka na 100km", załóżmy, że jedzie z maksymalną dozwoloną prędkością.
      Brakuje informacji takich, jak stopień załadowania (prędkość przesyłania danych), jaka ciężarówka (jaki modem) i z jaką prędkością jedzie (w każdym kraju/sieci jest inna prędkość).
      Ogólnie każda nowa technologia wymaga większych możliwości obliczeniowych, ale też cały czas trwa postęp w produkcji coraz bardziej energoszczędnych układów. Poza tym im szybciej przesyłasz dane, tym… krócej trzeba je przesyłać i można przejść w tryb oszczędzania energii.
      Tak więc mimo wszystkich przeciwności nowe modemy LTE ciągle działają w modemach USB, gdzie limity zasilania są ciągle takie same: 2,5W (w praktyce większość gniazd wytrzymuje około 5W) – co nie znaczy, że tyle mocy zużywają cały czas.

  4. K.
    Luty 5th, 2015 at 22:28 | #9

    LTE i LTE-A zgodnie z pierwotną koncepcją ITU miały być ewolucyjnymi przystankami na drodze do 4G (stąd zresztą nazwa LTE – Lond Term Evolution). Potem dla celów marketingowych ITU zgodziło się by stosować nazwę 4G dla sieci "istotnie szybszych od HSPA" (nie pamiętam dokładnego zapisu), mając zapewne na myśli LTE. Tyle że zapis był na tyle nieprecyzyjny, że T-Mo Niemcy, a w Polsce Play wykorzystali go do określania HSPA+ jako 4G (co jest dość bezczelną ściemą). Natomiast powiem szczerze, że z pomysłem by LTE nie określać jako 4G, a określać tak LTE-A widzę po raz pierwszy w tym tekście.
    Jak na taki artykuł podkreśliłbym jeszcze jedną rzecz, która może się przydać czytelnikom – LTE od 3G różni się tym że "szkielet sieci" opiera się na IP. Jest to duża zmiana architektoniczna i generuje istotne problemy, z których najbardziej istotnym jest problem z VoLTE – usługami głosowymi na LTE. W Polsce jeszcze nikomu nie udało się ich wprowadzić, na świecie też nie jest to popularne. W praktyce oznacza to, że gdy korzysta się z LTE i chce się wykonać połączenie głosowe (albo ktoś chce do nas zadzwonić) to wykonywana jest procedura CSFB – zrzucenia połączenia do 3G. Co oznacza z jednej strony pewne opóźnienie przy zestawianiu połączeń (u niektórych opów nie ma wtedy żadnego dźwięku w słuchawce, co może być dość mylące) a z drugiej spadek prędkości

    • Luty 5th, 2015 at 23:12 | #10

      Wchodzimy tu w bardzo ciekawe kwestie historyczne. W kwestii ITU i 4G – oni zmieniali zdanie kilka razy (pozwalając na nazywanie wszystkiego, co jest istotnie szybsze od 3G jako 4G), efektem właśnie jest Play 4G, bo mnie straszliwie denerwuje, ale absolutnie rozumiem marketingowe działanie operatora (gadałem o tym z ich rzecznikiem).
      Podstawową różnicę 3G i 4G wspomniałem, ale tylko w tabelce – być może warto opisać najważniejsze różnice między poszczególnymi generacjami GSMu.
      O VoLTE pisałem oddzielnie, ale na razie nie ma u nas w PL przełomu – nie działa ta usługa. Całość łączy się dość mocno z HD Voice, o którym już pisałem. O problemach z głosem w LTE – było dużo. CFSB jest śmieszne, jak wymusisz w telefonie LTE (z resztą dlatego nie ma zwykle takiej opcji w menu telefonów, a jest w modemach) – po prostu połączenie nie jest zestawiane, ale czasem pojawiają się dziwne błędy.

    • Luty 5th, 2015 at 23:17 | #11

      Jeszcze co do LTE-A jako kwalifikującego się do 4G wg IMT-2000 – jest choćby na wikipedii: http://en.wikipedia.org/wiki/4G

  5. Luty 7th, 2015 at 00:18 | #12

    Z tym oznaczeniem H++ się nie spotkałem – w jakim urządzeniu występuje?
    Co do Tmobile i Orange – to temat na osobny artykuł, którego aktualność będzie ograniczona, bo trwa aukcja na kolejne pasma, ale faktycznie warto o tym przypomnieć, że Orange wcale nie posiada własnej sieci.
    Sprzęt 2G jest i będzie długo produkowany – sprawdza się w telemetrii, czyli np inteligentnych licznikach, czy systemach zdalnego sterowania, gdzie nie jest potrzebna przepustowość, a jedynie peny dostęp zdalny do danych i zasięg. Telefony – do dziś wiele sieci zrzuca czasem połączenia z 3G na 2G, bo tak u nich działa to stabilniej (np. T-mobile w Warszawie).

  6. Luty 7th, 2015 at 00:23 | #13

    HSPA+DC od HSPA+ trudno odróżnić, nie zawsze modemy o tym informują na bieżąco.

  7. Luty 10th, 2015 at 23:09 | #14

    Bardzo ładny filmik, choć przydałby się taki po polsku…

  8. Luty 13th, 2015 at 15:47 | #15

    Jak masz widoczność tej stacji bazowej w linii wzroku z miejsca instalacji anteny – to tak. Ale jak jej nie widać, to szanse spadają gwałtownie.
    Prędkość w 3G może nie być związana ze słabym sygnałem (nie jest aż taki zły), tylko np. z przeciążeniem stacji bazowej, z której korzystasz.

  9. Luty 13th, 2015 at 22:04 | #16

    To nie jest sieć WiFi, żeby pingi zależały aż tak od obciążenia. Stosuje się mnóstwo rozwiązań, żeby połączenia typu realtime (ping, terminale itd.) działały dobrze. Poza tym sam powiedziałeś, że osiągasz 2 Mbit/s – a to wystarcza na pingowanie bez problemu :)
    Mapy zasięgu powstają nie przez pomiary terenowe, tylko za pomocą danych mapowych, układu stacji bazowych, ich wysokości oraz odpowiedniego modelu matematycznego, całość zwykle kalibrowana przez operatora na warunki danego kraju, sprzętu itd. Poza tym pamiętaj o awariach, wyłączeniach planowych, zakłóceniach itd. Właśnie dlatego mapy są tylko orientacyjne.

  10. Luty 14th, 2015 at 17:23 | #17

    Temat na jeden z kolejnych artykułów właśnie taki będzie miał morał – najlepszy operator to taki, który w danej dokładnej lokalizacji działa dla nas najlepiej.

  11. Luty 14th, 2015 at 17:24 | #18

    Starter zasięgowy, czyli taryfa POnK lub PInK działają tylko w sieci macierzystej, więc nie dziwne, że w roamingu głosowe mogą działać lepiej.

  12. Luty 14th, 2015 at 17:26 | #19

    To też nie jest dziwne – UMTS 900 MHz ma małą pojemność i większy zasięg. Odebranie 2100 z 13km to niezły wyczyn – na pewno to ta technologia.

  13. Luty 14th, 2015 at 17:42 | #20

    Na zewnątrz budynków oznacza zwykle tyle, że antena o zerowym zysku umieszczona około 1m nad ziemią z dala od lasu i domów – powinna złapać stabilny sygnał.
    Pamiętaj, żeby odróżnić LTE, 4G i 4G LTE – bo z tym jest bałagan w Play.

  14. Luty 14th, 2015 at 18:17 | #21

    Jeżeli zainstalowałeś modem na patyku (drewnianym, nie stalowym) o wysokości powiedzmy 1,5m w odległości 500m od linii lasu i 100m od najbliższego zabudowania (nie użyłeś przy tym żadnych metalowych przedmiotów), a ty leżałeś płasko na ziemi w odległości 2-3 metrów – to mniej więcej spełniłeś wymogi.
    Operator wspomina pod mapą, że zasięg jest orientacyjny. Do tego najważniejsze: na mapie zaznacz opcję "Technologia LTE", a nie "4G LTE" (który oznacza "łączny zasięg sieci 4G (HSPA+) i LTE w Play", a więc także 3G. Nie widzę za to żadnej mapy HSPA+DC – Play podaje gdzieś oficjalne mapy zasięgu?
    Co do postępu – w Polsce jest na prawdę dobrze pod względem cen, technologii, szybkości ich wprowadzania i zasięgu. Oczywiście zawsze są dziury w zasięgu – nie da się objąć zasięgiem całego kraju.
    Co do LTE-A – na razie w Polsce jeszcze trochę czasu, nie ma potrzeby wdrażania tego – póki co jeszcze LTE musi się rozwinąć, a poza tym sprzętu LTE-A w sensownych cenach nie ma.
    A czasem jesteśmy grubo przed zachodem – band38 w Aero2, VoLTE w Plusie itd.

  15. buhaha….
    Luty 15th, 2015 at 06:15 | #22

    patologiczne rozumowanie rodem z PRL. Polska niczego nie goni – otworzyła granice tego co kiedyś było gigantycznym obozem pracy z dozorcami zapatrzonymi w tzw postęp w/g standartów XIX w (np piece martenowskie), które dotarły poprzez Azję (bolszewicka Rosja). Dziś jesteśmy poligonem dla chińczyków jako spory rynek dla slabo kumających i ubogich konsumentów, z dobrym wejściem do UE. Co niekoniecznie jest złe – chińczycy to pracowity naród też dość długo gnębiony przez chorą ideologię i należy się cieszyć że w Polsce znajdują jakichś kumających partnerów gotowych do współpracy. Pogląd że polactwo uwolnione z więzów jest samo coś w stanie zrealizować jest śmieszny. Ich energia skierowana jest tradycyjnie skupiona na destabilizacji regionu, a dziś i UE (poprzez rozgrzewanie konfliktu ukraińskiego). Do realizacji własnych pomysłów potrzebna jest kasa, a tę jak na razie zapewnia tradycyjny eksport: jabłka, świnie i węgiel. Doszły dotacje z UE, ale nie wiadomo jak długo płatnik to wytrzyma.

  16. Luty 14th, 2015 at 20:53 | #23

    W przypadku HSPA – 21 Mbit/s (realnie 18-19), HSPA+DC – 42 (realnie widziałem 35-37), a LTE w Play to około 70-75 max, realnie nie widziałem powyżej 50 Mbit/s.
    Z tym, że o ile 3G nie ma dużej zależności sygnał/szybkość, o tyle w LTE przy słabym sygnale spadek wydajności może być znaczący (ale tutaj nie znam konkretnych liczb, ale może sięgać 50%).
    15 Mbit/s to był limit na starszych starterach, który jest zdejmowany po jakimś czasie (od kilku miesięcy go nie ma).

    Napiszę o tym w artykule praktycznym doborze operatorów do własnych potrzeb. Ja podaję przykład mój aktualny: Play w jednym miejscu na ul. Smoczej w Warszawie zapewnia 2-3 Mbit/s, a 300m dalej mam 25 Mbit/s. A kilka km dalej już 45 Mbit/s.

  17. Luty 15th, 2015 at 10:54 | #24

    Po części masz rację. Ale samo porównywanie ze światem jest OK, od tego mamy GUSy i inne takie. I w kwestii sieci komórkowych na prawdę nie jest źle.

  18. Luty 15th, 2015 at 10:56 | #25

    Im więcej osób korzysta z sieci, tym wyniki są niższe – normalna kolej rzeczy, a z czasem liczba abonentów się zawsze zwiększa, więc wyniki z czasem spadają – powoli, ale jednak – dlatego operator musi rozbudowywać sieć cały czas.

  19. buhaha….
    Luty 15th, 2015 at 14:27 | #26

    nie chcę przeciągać tej nieco pozamerytorycznej dyskusji, ale zdjęć mieszkańców Afryki z dzidą, kałasznikowem i komórką w ręce, ale bez portek i domu, jest sporo :-)

  20. Luty 15th, 2015 at 16:13 | #27

    Z drugiej strony to tam powstają na większą skalę sieci typu mesh, czy też sieci komórkowe, które powstają bez licencji i bez opłat za infrastrukturę – praktycznie prawie całkiem za darmo.

  21. Adam
    Luty 15th, 2015 at 16:15 | #28

    Nieprawda! $olorzowy net to zawsze zły wybór ze względu na ich srałerLTE z limitem 30gb

  22. Kwiecień 20th, 2015 at 12:34 | #29

    Zacząć od wyjścia na świeże powietrze i sprawdzenia, czy poza domem sygnał jest lepszy. Często pomaga przedłużacz USB.

  1. Brak jeszcze trackbacków
Musisz być zalogowany aby dodać komentarz.
>